煤炭科学技术

作者：闫升太, 李点尚, 董鑫江, 丰安祥, 潘辉, 杨丽, 刘方,

关键词：化学链气化, 超低浓度瓦斯, 污泥, 赤泥, 载氧体,

污泥与煤矿超低浓度瓦斯是典型的固废与温室气体，二者的高效资源化处理利用是亟待解决的环境与能源问题。以赤泥为载氧体，污泥−煤粉为燃料，超低浓度瓦斯为氧化气体，在流化床反应器中研究反应温度（800～950 ℃）、水蒸气流量（0～0.2 g/min）及煤粉掺混量（0～50%）对化学链气化特性的影响，并对反应前后载氧体的晶相结构与微观形貌进行表征分析。结果表明：在反应温度900 ℃、水蒸气流量0.1 g/min及掺煤量40%的条件下，燃料碳转化率为93.90%， H2及CO产量（以碳为基准）分别为45.58×10−3和7.75×10−3 mol/g，且氧化过程中的CH4转化率在任意工况下均保持在99%以上。反应温度的升高有利于提高燃料碳转化率与气体产量，但温度过高会导致载氧体烧结或灰分熔融从而降低反应活性；水蒸气可显著提高燃料碳转化率与H2产量，但会降低CO产量，且过量水蒸气会导致局部温度降低而抑制反应的进行。污泥与煤粉共燃具有显著的协同作用，污泥的高挥发分热解生成的小分子物质有利于煤的气化，煤粉的高固定碳有利于弥补污泥热值的不足，两者协同显著提高了燃料碳转化率与气体产量。X射线衍射（XRD）与扫描电子显微镜−能谱分析（SEM-EDS）表明，赤泥载氧体反应后晶粒细化，但Fe2O3主相稳定，具有优异的氧传输能力与热稳定性。本研究为污泥与煤粉共燃的技术优化提供了理论与试验基础，证明了化学链技术协同处置赤泥、污泥与超低浓度瓦斯的可行性，为废弃物的协同处理提供了新思路。

来源：2026年第3期

《煤炭科学技术》期刊编辑部

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